8 volante: un percorso tra biogas e rifiuto

Michele Corti

Presidente coordinamento nazionale comitati no biogas no biomasse

Biogas: un circuito perverso tra energia “verde”, rifiuti e agricoltura

Energia pulita che andrebbe sprecata?

O una moltiplicazione di rischi e di impatti a fronte di vantaggi solo presunti?

Il biogas si produce per bruciareil metano contenuto

● Il biogas contiene il 45-70% di metano● 1-10% di idrogeno● 25-45% di anidride carbonica● H2S, COV, acqua, composti azotati

Combustione

● Processo lineare invece che circolare● Si producono composti tossici che contaminano

in modo duraturo le catene alimentari inibendo i normali processi biologici nel suolo e nei sedimenti

● La sostanza organica viene mineralizzata e non entra nei cicli di decomposizione che alimentano la vita nel suolo e a cascata quella degli organismi erbivori ecc.

... ma nemmeno le società contadine

Tanto la CO2 prima o poi torna nell'atmosfera (i biogassisti)

● Il “poi” è di grande importanza perché i problemi cruciali di contenimento dell'aumento di CO2 saranno nei prossimi decenni;

● L'humus stabile nel terreno ha lunga durata e se si applicano ammendant organici a terreni poveri di sostanza organica si aumenta il pool di C organico e si riducono le emissioni;

● Tra il “prima” e il “poi” i carbonio entra nei cicli vitali dei microrganismi e della microfauna del terreno

CO2

Se di deve produrre energia da biogas la sostanza organica deve bruciare

Substrati

Digestati

%SO

Energia sprecata?● L'energia del legame biochimico dei composti organici è

energia specata per i biogassisti

● Invece l'energia di legame biochimico alimenta – senza scorie e produzione di composti tossici – numerosi cicli vitali

● Il biogassismo figlio della civiltà della combustione e della chimica ignora i “servizi” dei cicli biologici del terreno

● La minor vitalità, buona struttura e fertilità del terreno per impoverimento di cicli vitali è compensato con il maggior ricorso a chimica sotto forma di pesticidi e concimi chimici, di carburanti per le lavorazioni del terreno

Digestati e compost

Pool sostanza organica(organismi viventi e materia organica)

Pool sostanza organica(organismi viventi e materia organica)

Carbonio Carbonio

Vantaggi della sostanza organica

● Protezione dall'erosione ● Terreno lavorabile più facilmente● Migliore ambiente per le radici● Migliore capacità di accumulo di acqua● Inattivazione di molteplici composti organici ad

azione biotossica● Migliore ritenzione e scambio di elementi

nutritivi● Stimolo alla crescita delle radici● Nutrimento per la microfauna del terrenoi

Aspetto Causa Effetto

Perdita di sostanza organica

Lavorazioni eccessivee profonde. Separazione zootecnia-coltivazioni. Uso concimi chimici

Compattamento, compromissione di ritenzione idrica, nutrizione e salute piante

Erosione Suolo nudo,riduzione della sostanza organica, eccessive lavorazioni

Perdita strato utile per le piante, humus ed elementi nutritivi

Compattamento Mezzi meccanici troppo pesanti, lavorazioni troppo frequenti

Compromessa penetrazione radici, aria, acqua

Fertilità in declino

ALTRE EMERGENZE● Velocità di estinzione di specie animali e

vegetali 1000 volte più della norma di lunghi periodi di vita sulla Terra;

● Accumulo di sostanze organiche tossiche persistenti da combustioni e da sintesi chimiche;

● Patologie negli esseri viventi e danno epigenetico;

● Saturazione dei meccanismi di detossificazione naturale di ecosistemi terrestri e acquatici

● Desertificazione dei terreni agricoli

Il valore della materia

● Il rifiuto organico domestico e i reflui zootecnici sono costati in termini energetici e hanno un valore in quanto SOSTANZA ORGANICA, risultato di processi biosintetici;

● AZZERANDO IL VALORE DELLA SOSTANZA ORGANICA e non considerando l'energia impiegata per produrla il BIOGAS diventa “sostenibile”

● Ma si confonde economia e politica (che classifica “rifiuto”) con biologia ed ecologia

Emissioni GHG a confrontoCompostaggio

aeobico(%)

Digestione anaerobica

(%)Discariche

= 1003-20

(ref. 1)

33

(ref. 3)

Inceneritori = 100

7-50

(ref. 2)

60

(ref. 4)

Riferimenti

● 1 - RJ Hong, GF Wang, RZ Guo, X Cheng, Q Liu, PJ Zhang et al. Life cycle assessment of BMT-based integrated municipal solid waste management: case study in Pudong, China Resources, Conservation and Recycling, 49 (2006), pp. 129–146; L Aye, ER. Widjaya Environmental and economic analyses of waste disposal options for traditional markets in Indonesia, Waste Management, 26 (2006), pp. 1180–1191; RJ Hong, GF Wang, RZ Guo, X Cheng, Q Liu, PJ Zhang et al. Life cycle assessment of BMT-based integrated municipal solid waste management: case study in Pudong, China Resources, Conservation and Recycling, 49 (2006), pp. 129–146

● 2 - RJ Hong, GF Wang, RZ Guo, X Cheng, Q Liu, PJ Zhang et al. Life cycle assessment of BMT-based integrated municipal solid waste management: case study in Pudong, China Resources, Conservation and Recycling, 49 (2006), pp. 129–146; SH Lee, KI Choi, M Osako, JI. Dong Evaluation of environmental burdens caused by changes of food waste management systems in Seoul, KoreaScience of the Total Environment, 387 (2007), pp. 42–53

● 3 - O Eriksson, MC Reich, B Frostel, A Björklund, G Assefa, JO Sundqvist et al. Municipal solid waste management from a systems perspective Journal of Cleaner Production, 13 (2005), pp. 241–252

● 4 - L Aye, ER. Widjaya Environmental and economic analyses of waste disposal options for traditional markets in Indonesia Waste Management, 26 (2006), pp. 1180–1191

Vantaggi

Vantaggi

Compostaggio aerobico

●Impianti poco costosi e semplici●Nessuna combustione●Compost alta qualità●Mantenimento sostanza organica

Digestione anaerobica

●Produzione energia elettrica ●Utilizzo rifiuti di scarsa qualità

BIOGAS

DIGESTATO FUMI MOTORI(E RUMORE)

Emissioni STOCCAGGI(Cov, H2S, CH4, NH3, N20)bioparticolato

Emissioni AUTOMEZZI TRASPORTO

Composti organici tossici persistenti

● I residui della digestione anaerobica (digestati) contengono inevitabilmente contaminanti organici tossici persistenti;

● Maggiori nei residui della digestione dei fanghi da depurazione delle acque luride sono presenti anche nella Forsu in relazione alla sua qualità

● La presenza si composti organici tossici e di metalli pesanti rende necessario un compostaggio post-digestione per rientrare nei limiti di legge per l'utilizzo agricolo

Metalli pesanti

D = digestato

DC = digestato compostato

BC = compost

Metalli pesanti

Categoria di tossici nei digestati

Riferimento bibliografico

PCDD (policlorodibenzodiossine) PCDF (policlorodibenzofurani)

Brändli et al., 2007; Engwall and Schnürer, 2002; Olsman et al., 2002, 2007)

Idrocarburi aromatici (PAH)

Angelidaki et al., 2000; Brändli et al., 2007a, 2007b

Policlorobifenili (PCB) e pesticidi

Brändli et al., 2007a, 2007b; Nilsson, 2000.

Paraffine clorurate Brändli et al., 2007c; Nilsson et al., 2001

Ftalati Angelidaki et al., 2000; Brändli et al., 2007c; Hartmann and Ahring, 2003; Nilsson et al., 2000.

Composti fenolici Angelidaki et al., 2000; Levén et al., 2006; Levén and Schnürer, 2005; Wu et al., 1999.

Il rischio di lungo periodo

In Svezia un campo sperimentale attivato nel 1956 consente di valutare gli effetti di lungo periodo. Il confronto tra parcelle concimate con digestati da fanghi di depurazione e letame è eloquente

Prospettive a breve (in Europa è così)

Resistono alla digestione anaerobica

●Spore di Clostridi

●Spore di Bacilli

●Shigella (patogeno umano)

●Mycobacterium paratubercolosis?●

Nessun rischio?

Botulismo

Clostridium chauovei

I fumi dei camini

● Un impianto a biogas da 1MW emette 3 milioni di mc di fumi in un anno

● L'impatto dipende da: sistemi di abbattimento, altezza del camino, condizioni climatiche (venti, inversione termica)

Emissioni annue con il caminodi una centrale a biogas da 999kW

(tonellate)

COV (composti organici) 4,8 Formaldeide 2,9Ipa, diossine ecc. ?CO 15SO2 11

NOx 14HCl 0,35Polveri totali 0,35Polveri secondarie (derivate da NOx) 1,8

Calcolo per centrale da 999kWh

0,0114

Biogas: aria più sporca

Potenza Emissioni NOx(tonnellate/anno)

Biogas Lombardia380 impianti

300MW 4000

Turbogas Mantova 800MW 1000

LIMITI EMISSIONI diossido di azoto (NO2)

BIOGAS = 450mg/Nm3

Inceneritore di grossa taglia = 200 mg/Nm3

centrali termoelettriche a metano = 40mg/Nm3

Dimensioni

● PM 10 (10 µm cioè 10.000 nm) ● PM 2,5 (2.500 nm)● PM 1,0 (1000 nm)● PM 0,1 (100 nm)● Nanopolveri (0,2 – 100 nm) ● Atomo idrogeno (0,1 nm)

La “palla” più grande ha diametro 0,01 millimetri

Le polveri si caricano delle sostanze inquinanti presenti nelle combustione e ne sono un veicolo

Nanopolveri

● Le nanopolveri restano in sospensione nell'aria per lungo tempo.

● Si depositano sui vegetali, sugli ortaggi e non possono essere lavate

● entrano per ingestione o inalazione nel circolo sanguigno (causa di trombi, ictus, infarto)

● raggiungono gli organi

● possono anche entrare nelle cellule (globuli rossi, spermatozoi)e persino nel nucleo

● si ritrovano in cellule tumorali

Nanopolveri

● Le nanopolveri restano in sospensione nell'aria per lungo tempo.

● Si depositano sui vegetali, sugli ortaggi e non possono essere lavate

● entrano per ingestione o inalazione nel circolo sanguigno (causa di trombi, ictus, infarto)

● raggiungono gli organi

● possono anche entrare nelle cellule (globuli rossi, spermatozoi)e persino nel nucleo

● si ritrovano in cellule tumorali

NOx + COV

NOx + COV

O3 (ozono)

PAN (acetato di perossiacetile)

Protezione della vegetazione

Valori soglia per alcuni inquinanti molto più bassi che per la salute umana

Inquinante Valore limite vegetazione

Valore limite salute umana

SO2 20 µg /m3 500 µg /m3

NOx 30 µg /m3 400 µg /m3

Piante sensibili ozono

● Tabacco● Pomodoro● Fagiolo● Frumento● Trifoglio

Acidità

● Gli ossidi dei non metalli (NOx , SOx , CO,

CO2) combinandosi con le acque (di origine meteorica o di altra origine) producono i corrispondenti acidi e sono la causa delle così dette piogge acide

● acido solforoso (H2SO3), acido solforico (H2SO4), acido nitroso (HNO2) e nitrico (HNO3), acido carbonico (H2CO3).

Conseguenze acidità

● Danni ai materiali per corrosione:

● Danni alle piante diretti (tessuti fogliari);

● Alterazione delle condizioni del suolo con dilavamento di elementi nutritivi utili alle piante (Calcio, Magnesio e altri) e solubilizzazione e assorbilento di elementi fitotossici (Alluminio )

Effetti emissioni

● un incremento dell’acidità delle piogge ● incremento dell’ozono e dello “smog

fotochimico” prodotti per reazioni degli ossidi di azoto sotto l’influsso della radiazione solare

● un incremento dei livelli di contaminazione ambientale da parte di formaldeide, idrocarburi aromatici policiclici, (diossine e PCB, furani)

● aumento delle polveri sottili presenti nell’atmosfera

Non ci sono solo le emissioni con i fumi della combustione dei motori

Perdono gas le vasche di stoccaggio, le tubazioni i gazometri

BIOGAS “agricolo”K.Arrhenius, U.Johansson, 2012

Reflui zootecnici

Chetoni, Idrocarburi alifatici, Terpeni (α-pinene, β-pinene, 3-carene), Toluene,

Colture dedicatescarti alimentari

Chetoni (2-Butanone, Pentanoni, Esanoni, Eptanoni, Furani (PCDF) Composti solforati (metilmercaptano, dimetilsolfuro)(Idrocarburi clorurati, (esteri), (Terpeni, es. α-pinene, santolina triene, p-cymene, d-limonene), (Dioxolani), (Etil-metil-piridina)

Le perdite di gas dagli stoccaggi

● Dagli stoccaggi si perdono importanti quantità di CH4, NH3, N2O, H2S, COV

● Per una valutazione di impatto andrebbero considerate

H2S puzzolente e nocivo

● L'idrogeno solforato è un gas che causa la tipica “puzza di uova marce”

● L'idrogeno solforato non è calcolato nelle emissioni perché nella combustione è ossidato a SO2 (e SO3)

● A basse concentrazioni l'idrogeno solforato è stato dimostrato causa di problemi cardiaci, respiratori, neurologici di apprendimento

H2S per tipo di biogas

mg/mc Media

Forsu 100-900

Fanghi 1000-4000

Reflui zootecnici 3000-10000

Scarti agroalimentari 400

Inquinamento delle acqueColiformi beta galattosidasi positiviClostridium perfringens

89 milioni Ufc/ 100 ml

Escherichia coli beta glucoronidasi positivi

63 milioni Ufc /100 ml

Enterococchi intestinali 33.000 Ufc/ 100 ml

Clostridium perfringens 23.000 Ufc/100 ml

Salponella ssp. assente

Episodio inquinamento Torrente Talla (Subbiano, Arezzo) 6 giugno 2013

Roverbella 28 agosto 2013

6 giugno 2013

Incidenti biogas

Busonengo, Vercelli 6 ottobre 2013

Incidente Cervignano d'Adda 2 settembre 12013

Altre conseguenze per agricoltura e sistema alimentare

Peggioramento bilancia alimentare

● Non sono solo le colture dedicate a fare concorrenza ai sistemi agroalimentari

● I “sottoprodotti” e “scarti alimentari” sono spesso materie prime per mangimi e alimentazione del bestiame;

● Gli impianti con soli liquami zootecnici hanno bassa resa in biogas e una quota di biomasse vegeali è utile per stabilizzare il funzionamento

Sostanza organica suoli

● In Italia ci sono gravissimi problemi di sostanza organica nei suolo;

● Il cambiamento climatico tende a peggiorare la situazione;

● La digestione anaerobica rispetto alla produzione di compost sottrae una grande quantità di sostanza organica;

● Il biogas sottrae una grande quota di residui colturali che venivano interrati producendo humus

Degrado dei suoli

● Le eccessive applicazioni di digestato oltre all'inquinamento delle falde e dell'aria (gas serra e a effetto piogge acide) provoca anche eutrofizzazione dei suoli

● Eccessivi apporti di azoto e rischi di accumulo di altri elementi (compresi metalli pesanti)

Riduzioni attività biologica dei suoli

● I composti organici tossici persistenti compromettono le attività biologiche del suolo

● Fenoli

La truffa dell'energia “rinnovabile”

● Le biomasse dedicate hanno un costo (elevato) meno facilmente occultabile in termini di consumo di energia fossile

●

● Ma sottoprodotti e scarti non costano “nulla” in termini di energia fossile (imputare tutto il costo energetico al prodotto “principale” è una conenzione economica e politica

Aumento CO2 e N2O

ILUC

Vantaggi per GHG?

● Emissioni NO2 e PM (più microinquinanti) per combustione

● Perdite in atmosfera CH4, N2O, durante stoccaggio (inferiori a vasche liquami ma superiori letame);

● Emissioni N2O post-spandimento superiori in terreni argillosi

● Risparmio combustibili fossili molto parziale● Land Utilization Change (diretto e indiretto)